网络通信和tcp协议

一、计算机网络架构模型

1、OSI七层模型

2、TCP/IP模型

3、TCP/IP协议族

无论是什么网络模型，都是为上一层提供服务，抽象层建立在低一层提供的服务上，每层都对应不同的协议

4、地址和端口号

1）MAC地址

MAC 地址共 48 位（6 个字节）。前 24 位由 IEEE（电气和电子工程师协会）决定如何分 配，后 24 位由实际生产该网络设备的厂商自行制定。

2）IP地址

它的本义是为互联网 上的每一个网络和每一台主机配置一个唯一的逻辑地址，用来与物理地址作区分。

3）端口号

一台机器运行多个应用程序，传输层协议正是利用这些端口号识别本机中正在 进行通信的应用程序，并准确地将数据传输。

为什么端口号有 65535 个？

因为在 TCP、UDP 协议报文的开头两个字节存储端口号，一个字节8位，所以会分别有 16 位二进制来存储源端口号和目标端口号，所以端口个数是 2^16=65536 个，但是 0 号端口用来表示所有端口，所以实际可用的端 口号是 65535 个。

二、TCP三次握手和四次挥手

1、TCP三次握手

为什么TCP握手需要三次？ 

如果是两次握手，只是服务端确认了客户端的序列号，而客户端无法确定服务端的传输序列号，TCP是面向可靠、连接的，两次就无法保证了，至于为什么不是四次，三次已经可以确定序列号了，为什么还要四次

TCP的三次握手的漏洞-SYN洪泛攻击

三次握手中有一个第二次握手，服务端向客户端应答请求，应答请求是需要客户端IP的，而且因为握手过程没有 完成，操作系统使用队列维持这个状态（Linux 2.2 以后，这个队列大小参数可以通过 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 设置）。于是攻击者就伪造这个 IP，往服务器端狂 发送第一次握手的内容，当然第一次握手中的客户端 IP 地址是伪造的，从而服务端忙于进 行第二次握手，但是第二次握手是不会有应答的，所以导致服务器队列满，而拒绝连接。

面对这种攻击，有以下的解决方案，最好的方案是防火墙。

2、TCP四次挥手

为什么 TCP 的挥手需要四次？

TCP 是全双工的连接，必须两端同时关闭连接，连接才算真正关闭。 如果一方已经准备关闭写，但是它还可以读另一方发送的数据。发送给 FIN 结束报文给 对方，对方收到后，回复 ACK 报文。当这方也已经写完了准备关闭，发送 FIN 报文，对方回 复 ACK。两端都关闭，TCP 连接正常关闭。 

为什么需要TIME-WAIT状态？

TIME_WAIT 状态存在的原因有两点 1、可靠的终止 TCP 连接。 2、保证让迟来的 TCP 报文有足够的时间被识别并丢弃。 根据前面的四次握手的描述，我们知道，客户端收到服务器的连接释放的 FIN 报文后， 必须发出确认。如最后这个 ACK 确认报文丢失，那么服务器没有收到这个 ACK 确认报文， 就要重发 FIN 连接释放报文，客户端要在某个状态等待这个 FIN 连接释放报文段然后回复确 认报文段，这样才能可靠的终止 TCP 连接。 在 Linux 系统上，一个 TCP 端口不能被同时打开多次，当一个 TCP 连接处于 TIME_WAIT 状态时，我们无法使用该链接的端口来建立一个新连接。反过来思考，如果不存在 TIME_WAIT 状态，则应用程序能过立即建立一个和刚关闭的连接相似的连接（这里的相似，是指他们具 有相同的 IP 地址和端口号）。这个新的、和原来相似的连接被称为原来连接的化身。新的 化身可能受到属于原来连接携带应用程序数据的 TCP 报文段（迟到的报文段），这显然是不 该发生的。这是 TIME_WAIT 状态存在的第二个原因。